Nghiên cứu điển hình: Thu hồi nhiệt thải từ nhà máy điện khí sinh học để cách nhiệt bể phân hủy kỵ khí

 

I. Tổng quan dự án

Dự án này nằm trong một-khu công nghiệp chăn nuôi gia súc và gia cầm quy mô lớn ở Bavaria, Đức. Khu này được trang bị một nhà máy điện khí sinh học cỡ trung bình-và một hệ thống xử lý lên men kỵ khí, với chức năng cốt lõi là xử lý phân gia súc, gia cầm và nước thải chăn nuôi do các trang trại quy mô lớn- tạo ra trong công viên. Khí sinh học được sản xuất thông qua quá trình lên men kỵ khí để phát điện, đồng thời tận dụng tài nguyên chất thải và xả thải phù hợp với môi trường. Tổng quy mô xử lý của dự án là 120 tấn phân gia súc, gia cầm và 300 m3 nước thải chăn nuôi/ngày, trang bị 2 tổ máy phát khí sinh học công suất 100kW và 8 bể sinh học kỵ khí đường ruột sinh học với dung tích mỗi bể 2.000 m3. Nguyên liệu lên men đi vào bể phân hủy kỵ khí sau khi xử lý trước và khí sinh học được tạo ra thông qua quá trình trao đổi chất của vi sinh vật ở nhiệt độ thích hợp. Sau khi xử lý lọc, khí sinh học được đưa đến các tổ máy phát điện để phát điện. Toàn bộ nhiệt thải tạo ra trong quá trình phát điện được thu hồi và sử dụng để cách nhiệt ổn định cho các thiết bị phân hủy kỵ khí, tạo thành một hệ thống sử dụng năng lượng-vòng khép kín "lên men kỵ khí để sản xuất khí sinh học - sản xuất điện khí sinh học - thu hồi nhiệt thải để cách nhiệt - cải thiện hiệu quả lên men".

Trước khi thực hiện dự án, cách nhiệt mùa đông của bể phân hủy kỵ khí chủ yếu áp dụng phương pháp sưởi ấm bằng điện được hỗ trợ bởi sưởi ấm nồi hơi, phương pháp này gặp vấn đề về tiêu thụ năng lượng cao, hiệu quả cách nhiệt không ổn định, chi phí vận hành cao và lãng phí năng lượng nghiêm trọng. Đặc biệt trong môi trường mùa đông lạnh ẩm ở Bavaria, nhiệt độ bên trong hầm kỵ khí khó duy trì ổn định ở khoảng thích hợp cho quá trình lên men mesophilic dẫn đến biến động lớn trong sản xuất khí sinh học và ảnh hưởng đến hiệu suất phát điện. Để giải quyết những điểm khó khăn nêu trên, dự án đã giới thiệu công nghệ thu hồi nhiệt thải từ quá trình phát điện khí sinh học và đặc biệt lựa chọn Công ty TNHH Điện lạnh Changzhou Vrcooler (VRCOOLER) - nhà sản xuất thiết bị trao đổi nhiệt công nghiệp hàng đầu - để thiết kế và sản xuất các thiết bị thu hồi nhiệt thải cốt lõi. Các thiết bị thu hồi nhiệt thải này áp dụng cấu trúc ống vây, có thể mở rộng diện tích trao đổi nhiệt một cách hiệu quả và cải thiện hiệu suất thu hồi nhiệt, đảm bảo thu hồi hiệu quả nhiệt thải khí thải và nhiệt thải nước áo xi lanh được tạo ra trong quá trình vận hành bộ máy phát điện để cách nhiệt của bể phân hủy kỵ khí, thực hiện sử dụng năng lượng theo tầng, giảm chi phí vận hành và cải thiện độ ổn định của hệ thống.

II. Công nghệ cốt lõi và thiết kế quy trình

(I) Nguyên tắc kỹ thuật cốt lõi

Khi tổ máy phát điện khí sinh học hoạt động, chỉ 35%-42% năng lượng sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu được chuyển thành năng lượng điện, 58%-65% năng lượng còn lại bị tiêu tán dưới dạng nhiệt thải của khí thải (nhiệt độ lên tới 600 độ) và nhiệt thải nước áo xi lanh (nhiệt độ khoảng 90 độ). Phát thải trực tiếp không chỉ gây lãng phí năng lượng mà còn làm tăng ô nhiễm nhiệt môi trường. Trong quá trình lên men kỵ khí, hoạt động của vi sinh vật rất nhạy cảm với nhiệt độ. Ở điều kiện lên men mesophilic (35-40 độ), hoạt tính methanogen là tối ưu, hiệu suất sinh khí sinh học và lên men là cao nhất. Tuy nhiên, nhiệt độ môi trường xung quanh thấp vào mùa đông và các bể phân hủy kỵ khí tản nhiệt nhanh chóng, đòi hỏi phải cung cấp nhiệt liên tục để duy trì nhiệt độ không đổi bên trong các bể phân hủy. Thông qua hệ thống thu hồi nhiệt thải, dự án này thu hồi và trao đổi nhiệt thải tiêu tán trong quá trình phát điện, sau đó vận chuyển đến các thiết bị phân hủy kỵ khí để cung cấp nguồn nhiệt ổn định, thay thế các phương pháp sưởi ấm bằng điện và sưởi ấm nồi hơi truyền thống, đồng thời đạt được mục tiêu "tái chế năng lượng, giảm chi phí và tăng hiệu quả, bảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng".

(II) Thành phần của hệ thống quy trình

Hệ thống thu hồi nhiệt thải và cách nhiệt bể phân hủy kỵ khí của dự án này chủ yếu bao gồm 4 phần, hoạt động phối hợp để đảm bảo thu hồi nhiệt thải hiệu quả, vận chuyển ổn định và kiểm soát nhiệt độ chính xác của bể phân hủy kỵ khí, như sau:

Hệ thống phát điện khí sinh học: Sử dụng 2 tổ máy phát khí công suất 100kW, sử dụng khí sinh học từ các bể phân hủy kỵ khí làm nhiên liệu. Sau khi xử lý thanh lọc như khử lưu huỳnh và khử nước, khí sinh học được đưa đến các tổ máy phát điện để đốt và phát điện. Mỗi tổ máy tiêu thụ 48 mét khối khí sinh học/giờ, hiệu suất phát điện là 42%, đồng thời tạo ra lượng nhiệt thải lớn (nhiệt thải tối đa của một tổ máy là 286kW), cung cấp nguồn thu hồi nhiệt thải ổn định. Các tổ máy phát điện được trang bị thiết bị khử lưu huỳnh khí sinh học, có thể loại bỏ hydro sunfua trong khí sinh học một cách hiệu quả, tránh ăn mòn thiết bị và đảm bảo hệ thống-hoạt động ổn định lâu dài.

Hệ thống thu hồi nhiệt thải: Các thiết bị cốt lõi bao gồm bộ trao đổi nhiệt khí thải, bộ trao đổi nhiệt nước áo xi lanh và bơm tuần hoàn, tất cả đều được thiết kế và sản xuất bởi VRCOOLER (Công ty TNHH Điện lạnh Thường Châu Vrcooler), một doanh nghiệp chuyên nghiệp có nhiều kinh nghiệm về R&D và sản xuất thiết bị trao đổi nhiệt, có chứng nhận hệ thống chất lượng quốc tế ISO 9001. Hệ thống áp dụng thiết kế "trao đổi nhiệt vòng-kép" và các thành phần trao đổi nhiệt cốt lõi của bộ thu hồi nhiệt thải là cấu trúc ống có vây - các ống có vây được tạo ra bằng cách quấn xoắn các dải vây xung quanh chu vi ống, với các vây dạng sóng ở thành ngoài để tăng đáng kể diện tích trao đổi nhiệt và nâng cao hiệu suất truyền nhiệt. Một mặt, nhiệt thải-của khí thải ở nhiệt độ cao thải ra từ các tổ máy phát điện được thu hồi thông qua bộ trao đổi nhiệt khí thải dạng ống có vây VRCOOLER, làm nóng môi trường tuần hoàn (hỗn hợp chất chống đông và nước) đến khoảng 58 độ; mặt khác, nhiệt thải nước vỏ xi lanh của các tổ máy phát điện được thu hồi thông qua bộ trao đổi nhiệt nước vỏ xi lanh dạng ống có vây VRCOOLER, tăng thêm nhiệt độ của môi trường tuần hoàn lên trên 65 độ, đảm bảo nhiệt độ nguồn nhiệt đáp ứng nhu cầu cách nhiệt của thiết bị phân hủy kỵ khí. Hệ thống thu hồi nhiệt thải VRCOOLER được trang bị thiết bị kiểm soát nhiệt độ thông minh, có thể tự động điều chỉnh hiệu suất trao đổi nhiệt theo nhiệt độ khí thải và nhiệt độ môi trường tuần hoàn, giảm thất thoát nhiệt thải. Các thử nghiệm cho thấy hiệu suất thu hồi nhiệt thải của hệ thống là hơn 85%, có thể thu hồi hoàn toàn nguồn nhiệt thải được tạo ra trong quá trình phát điện nhờ hiệu suất truyền nhiệt tuyệt vời của cấu trúc ống vây và thiết kế chuyên nghiệp của VRCOOLER.

Hệ thống cách nhiệt bể kỵ khí: Tất cả 8 bể phân hủy kỵ khí đều áp dụng thiết kế cấu trúc “gia nhiệt cuộn dây bên trong + lớp cách nhiệt bên ngoài”. Các cuộn dây chống-nhiệt độ và ăn mòn-cao được đặt xung quanh thành trong của thiết bị phân hủy và môi trường tuần hoàn trao đổi nhiệt với chất lỏng lên men trong thiết bị phân hủy thông qua cuộn dây để đạt được mức tăng nhiệt độ đồng đều bên trong thiết bị phân hủy; một lớp cách nhiệt xi măng xốp dày 15cm được đặt trên thành ngoài của hầm phân hủy. Xi măng bọt có đặc tính cách nhiệt tốt, có thể giảm thất thoát nhiệt bên trong hầm một cách hiệu quả. Theo tính toán mô phỏng số, theo sơ đồ cách nhiệt này, tổng lượng nhiệt thất thoát của các thiết bị phân hủy kỵ khí có thể được kiểm soát trong khoảng 428,24MJ·d⁻¹, đảm bảo hiệu quả cách nhiệt ổn định. Đồng thời, thiết bị phân hủy kỵ khí sử dụng cấu trúc ruột sinh học, không cần thiết bị khuấy cơ học, có cấu trúc đơn giản và tiêu thụ năng lượng thấp, đồng thời có thể thực hiện phân tách động từng giai đoạn lên men và cải thiện hiệu quả lên men.

Hệ thống điều khiển thông minh: Hệ thống điều khiển thông minh PLC được sử dụng để giám sát-thời gian thực hơn 200 chỉ số chẳng hạn như nhiệt độ của chất lỏng lên men trong thiết bị phân hủy kỵ khí, nhiệt độ của môi trường tuần hoàn, nhiệt độ khí thải và các thông số vận hành của bộ máy phát điện. Tốc độ của bơm tuần hoàn và hiệu suất trao đổi nhiệt thải được điều chỉnh tự động thông qua các chương trình cài sẵn để đảm bảo nhiệt độ bên trong bể phân hủy kỵ khí được duy trì ổn định ở khoảng lên men tối ưu là 35±0,5 độ. Khi nhiệt độ bên trong các thiết bị phân hủy thấp hơn giá trị đặt trước, hệ thống sẽ tự động tăng lượng cung cấp nhiệt thải; khi nhiệt độ cao hơn giá trị đặt trước, nó sẽ tự động giảm lượng nhiệt thải. Đồng thời, nhiệt thải dư thừa có thể được sử dụng để gia nhiệt ở giai đoạn tiền xử lý nguyên liệu lên men, thực hiện việc sử dụng nhiệt thải theo tầng và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.

(III) Tối ưu hóa quy trình chính

1. Tối ưu hóa trao đổi nhiệt thải: Thông qua phương pháp mô phỏng số động lực học chất lỏng (Fluent), trường nhiệt độ bên trong thiết bị phân hủy kỵ khí được mô phỏng và phân tích, đồng thời mật độ bố trí cuộn dây và đường dẫn trao đổi nhiệt được tối ưu hóa để đảm bảo phân bổ nhiệt độ đồng đều bên trong thiết bị phân hủy, tránh nhiệt độ cục bộ quá mức hoặc không đủ ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật. Đồng thời xác định hiệu quả cách nhiệt là tối ưu khi nhiệt độ cấp khí nóng là 35 độ.

2. Lựa chọn vật liệu cách nhiệt: Sau khi so sánh tính năng của các loại vật liệu cách nhiệt khác nhau, xi măng xốp được chọn làm vật liệu cho lớp cách nhiệt bên ngoài của bể phân hủy kỵ khí. Vật liệu này có ưu điểm là hiệu quả cách nhiệt tốt, chi phí thấp, chống ăn mòn, bảo vệ môi trường và không{2}}độc hại. So với vật liệu cách nhiệt polyurethane truyền thống, nó có thể giảm hơn 15% chi phí cách nhiệt và giảm tác động đến môi trường.

3. Tối ưu hóa hệ thống tuần hoàn: Hệ thống tuần hoàn- khép kín được áp dụng và môi trường tuần hoàn có thể được tái sử dụng để giảm mức tiêu thụ tài nguyên nước. Đồng thời, các bộ lọc và thiết bị khử cặn được lắp đặt trong đường ống tuần hoàn để ngăn ngừa tắc nghẽn và đóng cặn đường ống, kéo dài tuổi thọ của thiết bị và giảm chi phí vận hành và bảo trì.

 

III. Quy trình thực hiện dự án

(I)Giai đoạn chuẩn bị (1-2 tháng)

Một nhóm kỹ thuật đã được tổ chức để tiến hành-điều tra dự án tại chỗ. Kết hợp với quy mô của các bể phân hủy kỵ khí, các thông số của tổ máy phát điện và điều kiện khí hậu địa phương ở Bavaria, sơ đồ thiết kế hệ thống thu hồi nhiệt thải đã được tối ưu hóa với sự cộng tác của đội ngũ kỹ thuật VRCOOLER và xác định mô hình thiết bị trao đổi nhiệt ống vây VRCOOLER, sơ đồ bố trí cuộn dây, thông số kỹ thuật vật liệu cách nhiệt và các thông số hệ thống điều khiển thông minh; thiết bị cốt lõi như bộ trao đổi nhiệt khí thải ống có vây VRCOOLER, bộ trao đổi nhiệt nước vỏ xi lanh VRCOOLER, máy bơm tuần hoàn, vật liệu cách nhiệt xi măng xốp và thiết bị kiểm soát nhiệt độ thông minh đã được mua để đảm bảo chất lượng thiết bị đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật - Bộ trao đổi nhiệt của VRCOOLER sử dụng vật liệu nhôm và thép không gỉ chất lượng cao-cho ống và cánh tản nhiệt, có khả năng chống ăn mòn tốt và-khả năng chịu nhiệt độ cao, thích ứng với môi trường làm việc khắc nghiệt ở nhiệt độ-cao khí thải và nước áo xi lanh; đào tạo kỹ thuật cho nhân viên xây dựng để làm rõ quy trình xây dựng, thông số kỹ thuật an toàn và tiêu chuẩn chất lượng, tập trung vào đào tạo kỹ năng lắp đặt hệ thống thu hồi nhiệt thải dạng ống vây VRCOOLER và kết cấu cách nhiệt của bể phân hủy kỵ khí.

(II)Giai đoạn lắp đặt và xây dựng thiết bị (3-4 tháng)

1. Lắp đặt Hệ thống thu hồi nhiệt thải: Đầu tiên, bộ trao đổi nhiệt khí thải dạng ống có vây VRCOOLER và bộ trao đổi nhiệt nước vỏ xi lanh dạng ống có vây VRCOOLER được lắp đặt cố định theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất và-các yêu cầu thiết kế tại chỗ. Đường ống khí thải và đường ống dẫn nước vỏ xi lanh giữa bộ trao đổi nhiệt và tổ máy phát điện đã được kết nối, đồng thời xử lý bịt kín đường ống để ngăn chặn rò rỉ nhiệt thải - bộ trao đổi nhiệt dạng ống có vây VRCOOLER được trang bị các cuộn dây được bọc chống ăn mòn-, có thể chống lại sự ăn mòn của các chất có tính axit vi lượng trong khí thải một cách hiệu quả, đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài-. Sau đó, bơm tuần hoàn và đường ống tuần hoàn được lắp đặt, thiết bị kiểm soát nhiệt độ thông minh được kết nối với hệ thống điều khiển PLC và quá trình vận hành thiết bị được hoàn thành cùng với-đội ngũ kỹ thuật sau bán hàng của VRCOOLER để đảm bảo hệ thống thu hồi nhiệt thải hoạt động bình thường và phát huy tối đa lợi thế truyền nhiệt của cấu trúc ống vây.

2. Thi công cách nhiệt các bể phân hủy kỵ khí: Đầu tiên, thành ngoài của bể phân hủy kỵ khí được làm sạch và tẩy gỉ, sau đó trải lớp cách nhiệt xi măng xốp để đảm bảo lớp cách nhiệt có độ dày đồng đều, không bị hư hỏng và rỗng; cuộn dây chống-nhiệt độ cao và chống ăn mòn{2}}được đặt trên thành trong của thiết bị phân hủy, nối với đường ống tuần hoàn và thử nghiệm áp suất nước đã được thực hiện để đảm bảo cuộn dây không bị rò rỉ; cảm biến nhiệt độ bên trong các thiết bị phân hủy đã được lắp đặt và kết nối với hệ thống điều khiển thông minh để thực hiện việc giám sát nhiệt độ theo thời gian thực.

3. Vận hành thử liên kết hệ thống: Sau khi hoàn tất lắp đặt tất cả các thiết bị, vận hành liên kết hệ thống được thực hiện để mô phỏng toàn bộ quá trình vận hành tổ máy phát điện, thu hồi nhiệt thải và cách nhiệt bể phân hủy kỵ khí, gỡ lỗi các thông số như độ chính xác kiểm soát nhiệt độ, tốc độ bơm tuần hoàn và hiệu suất trao đổi nhiệt, giải quyết các vấn đề như rò rỉ đường ống và kiểm soát nhiệt độ không chính xác trong quá trình vận hành thử, đồng thời đảm bảo rằng tất cả các liên kết của hệ thống hoạt động phối hợp và đáp ứng các yêu cầu thiết kế.

(III)Giai đoạn nghiệm thu và vận hành thử (1 tháng)

Sau khi quá trình vận hành liên kết hệ thống đủ điều kiện, nó sẽ bước vào giai đoạn vận hành thử nghiệm. Trong quá trình vận hành thử nghiệm, các chỉ số như độ ổn định nhiệt độ bên trong thiết bị phân hủy kỵ khí, hiệu suất thu hồi nhiệt thải và trạng thái vận hành của các tổ máy phát điện đều được-giám sát theo thời gian thực, dữ liệu liên quan được ghi lại và các thông số của hệ thống điều khiển được tối ưu hóa và điều chỉnh; Sau khi vận hành thử nghiệm, một đội chuyên môn đã được tổ chức để tiến hành nghiệm thu dự án, tập trung kiểm tra hiệu suất thu hồi nhiệt thải, hiệu quả cách nhiệt của bể phân hủy kỵ khí và độ ổn định khi vận hành thiết bị. Sau khi nghiệm thu đủ điều kiện, dự án đã chính thức đi vào hoạt động.

IV. Phân tích hiệu quả và lợi ích của hoạt động dự án

(I) Hiệu lực hoạt động

Sau khi dự án chính thức đi vào hoạt động, dự án đã thu hồi hiệu quả nhiệt thải phát điện khí sinh học và cách nhiệt ổn định của bể phân hủy kỵ khí với hiệu quả vận hành vượt trội, cụ thể ở các khía cạnh sau:

Kiểm soát nhiệt độ ổn định: Thông qua tác dụng hiệp đồng của hệ thống điều khiển thông minh và hệ thống thu hồi nhiệt thải, nhiệt độ bên trong bể phân hủy kỵ khí được duy trì ổn định ở khoảng lên men tối ưu là 35±0,5 độ. Ngay cả khi nhiệt độ môi trường giảm xuống dưới 0 độ vào mùa đông, dao động nhiệt độ bên trong bể phân hủy không vượt quá ±1 độ, điều này giải quyết hoàn toàn vấn đề nhiệt độ không ổn định trong phương pháp cách nhiệt truyền thống và cung cấp môi trường phát triển phù hợp cho vi khuẩn methanogen.

Cải thiện hiệu quả lên men: Môi trường nhiệt độ không đổi ổn định giúp cải thiện đáng kể hiệu quả lên men kỵ khí và phát huy tối đa ưu điểm của máy phân hủy kỵ khí đường ruột sinh học. Chu trình lên men được rút ngắn từ 28 ngày xuống còn 21 ngày, sản lượng khí sinh học tăng hơn 25%, sản lượng khí sinh học hàng ngày tăng từ 1200 mét khối lên 1500 mét khối và độ tinh khiết khí sinh học (hàm lượng metan) được duy trì ổn định ở mức 60% -65%, cung cấp đủ nhiên liệu cho phát điện.

Thu hồi nhiệt thải hiệu quả: Hiệu suất thu hồi nhiệt thải của hệ thống là hơn 85% và nhiệt thải hàng ngày được thu hồi bởi 2 tổ máy phát điện có thể đáp ứng toàn bộ nhu cầu cách nhiệt của 8 bể phân hủy kỵ khí, thay thế hoàn toàn phương pháp gia nhiệt bằng điện và gia nhiệt nồi hơi truyền thống, tận dụng tài nguyên nhiệt thải và giảm lãng phí năng lượng.

Hệ thống hoạt động ổn định: Toàn bộ hệ thống có mức độ tự động hóa cao và hệ thống điều khiển thông minh có thể thực hiện hoạt động không cần giám sát, giúp giảm đáng kể khối lượng công việc vận hành và bảo trì. Kể từ khi vận hành thử nghiệm, tỷ lệ hỏng hóc thiết bị dưới 3%, độ ổn định của hệ thống tốt và chi phí vận hành và bảo trì đã giảm một cách hiệu quả.

(II) Phân tích lợi ích

1. Lợi ích kinh tế

Sau khi triển khai dự án, lợi ích kinh tế mang lại là rất lớn, chủ yếu thể hiện ở ba khía cạnh: thứ nhất, tiết kiệm chi phí sưởi ấm. Việc thay thế hệ thống sưởi bằng điện và sưởi ấm nồi hơi truyền thống có thể tiết kiệm khoảng 1200 Euro chi phí điện và nhiên liệu mỗi ngày và hơn 430.000 Euro chi phí vận hành hàng năm; thứ hai, tăng thu nhập từ sản xuất điện. Sản lượng khí sinh học tăng thêm 25%, tạo ra thêm khoảng 900 kWh điện mỗi ngày. Theo giá điện lưới địa phương-là 0,65 Euro/kWh, thu nhập từ sản xuất điện bổ sung hàng năm là khoảng 210.000 Euro; thứ ba, giảm chi phí vận hành và bảo trì. Hệ thống vận hành tự động, giảm 2 nhân công vận hành và bảo trì, tiết kiệm khoảng 120.000 Euro chi phí nhân công hàng năm. Tính toán toàn diện cho thấy dự án mang lại lợi ích kinh tế hàng năm khoảng 760.000 Euro, với thời gian hoàn vốn đầu tư chỉ 2,5 năm. Đồng thời, thu nhập hàng năm từ việc bán điện có thể đạt 20.281 Euro, chi phí hàng năm chỉ 4.047 Euro, cho thấy lợi thế kinh tế nổi bật.

2. Lợi ích môi trường

Đầu tiên, giảm tiêu thụ năng lượng. Thu hồi và tận dụng nhiệt thải từ phát điện khí sinh học có thể tiết kiệm khoảng 120 tấn than tiêu chuẩn/năm, giảm ô nhiễm không khí do đốt than; thứ hai, giảm phát thải khí nhà kính. Việc thay thế các phương pháp sưởi ấm truyền thống bằng thu hồi nhiệt thải có thể giảm lượng khí thải carbon dioxide khoảng 8.000 tấn mỗi năm, giúp đạt được mục tiêu “carbon kép”; thứ ba, thực hiện việc sử dụng tài nguyên chất thải. Chuyển đổi phân gia súc, gia cầm và nước thải chăn nuôi thành khí sinh học và phân hữu cơ giúp giảm phát thải chất thải, cải thiện chất lượng môi trường xung quanh và thực hiện “biến chất thải thành kho báu”.

3. Phúc lợi xã hội

Đầu tiên, nó giải quyết vấn đề xử lý chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm, tránh ô nhiễm đất, nước và không khí bởi phân và nước thải, đồng thời cải thiện môi trường sinh thái địa phương; thứ hai, nó cung cấp điện sạch, bổ sung nguồn điện địa phương và giảm bớt tình trạng thiếu năng lượng trong khu vực; thứ ba, nó thúc đẩy sự phát triển của ngành sử dụng tài nguyên chất thải nông nghiệp, cung cấp trường hợp tham khảo về thu hồi nhiệt thải và sử dụng các nhà máy điện khí sinh học tương tự, thúc đẩy phát triển các dự án năng lượng mới ở các khu vực xung quanh và thúc đẩy sự phát triển xanh và bền vững của nông nghiệp.

 

V. Tóm tắt dự án và triển vọng

(I) Tóm tắt dự án

Bằng cách giới thiệu công nghệ thu hồi nhiệt thải từ quá trình sản xuất điện khí sinh học, dự án này thu hồi nhiệt thải tiêu tán trong quá trình vận hành các tổ máy phát điện để cách nhiệt các bể phân hủy kỵ khí, tạo thành một hệ thống sử dụng năng lượng-vòng khép kín của "lên men kỵ khí - sản xuất điện khí sinh học - thu hồi nhiệt thải - cách nhiệt không đổi". Nó giải quyết hoàn toàn các điểm yếu về tiêu thụ năng lượng cao, nhiệt độ không ổn định và chi phí vận hành cao của cách nhiệt bể phân hủy kỵ khí truyền thống. Sau khi thực hiện dự án, dự án không chỉ cải thiện hiệu quả lên men kỵ khí và sản xuất khí sinh học, tận dụng tài nguyên nhiệt thải mà còn đạt được những lợi ích đáng kể về kinh tế, môi trường và xã hội. Nó xác minh tính khả thi và tính ưu việt của việc sử dụng nhiệt thải từ quá trình phát điện khí sinh học để cách nhiệt bể phân hủy kỵ khí, đồng thời cung cấp một sơ đồ thực tế và khả thi cho quá trình chuyển đổi-tiết kiệm năng lượng của các nhà máy điện khí sinh học cỡ trung bình{8}}.

Chìa khóa để thực hiện thành công dự án nằm ở việc kết hợp các đặc điểm cấu trúc của thiết bị phân hủy kỵ khí đường ruột sinh học, tối ưu hóa các thông số trao đổi nhiệt và cách nhiệt thông qua mô phỏng số, lựa chọn vật liệu cách nhiệt thích hợp và thiết bị thu hồi nhiệt thải ống vây VRCOOLER - cấu trúc ống vây của bộ trao đổi nhiệt giúp mở rộng diện tích trao đổi nhiệt một cách hiệu quả lên gấp 4-6 lần so với ống thông thường, cải thiện đáng kể hiệu quả thu hồi nhiệt. Với khả năng thiết kế và sản xuất chuyên nghiệp của VRCOOLER, đồng thời kết hợp với hệ thống điều khiển thông minh, bạn có thể đạt được khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác và tận dụng nhiệt thải hiệu quả, tránh tác động của lãng phí nhiệt thải và biến động nhiệt độ đến hiệu suất lên men.

(II)Tầm nhìn tương lai

Trong tương lai, dựa trên kinh nghiệm thực hiện dự án này, chúng tôi sẽ tối ưu hóa hơn nữa hệ thống thu hồi nhiệt thải, nâng cao hiệu quả thu hồi nhiệt thải, khám phá chế độ sử dụng nhiệt thải theo tầng và sử dụng nhiệt thải dư thừa để sưởi ấm trong khu chăn nuôi và tiền xử lý nguyên liệu lên men để nâng cao hơn nữa hiệu quả sử dụng năng lượng; đồng thời, giới thiệu công nghệ bản sao kỹ thuật số để xây dựng mô hình bản sao kỹ thuật số của hệ thống lên men kỵ khí và thu hồi nhiệt thải, thực hiện giám sát-thời gian thực, cảnh báo sớm lỗi và tối ưu hóa thông số về trạng thái vận hành hệ thống, đồng thời cải thiện mức độ thông minh của hệ thống; Ngoài ra, quảng bá sơ đồ kỹ thuật của dự án này tới các nhà máy điện khí sinh học trong các lĩnh vực khác như chăn nuôi gia súc, gia cầm và xử lý chất thải thực phẩm, giúp nhiều dự án năng lượng mới đạt được mục tiêu bảo tồn năng lượng và giảm lượng carbon, đồng thời thúc đẩy sự phát triển-chất lượng cao của ngành năng lượng xanh.